O assunto DAC (conversor digital-analógico) veio à baila recentemente com a decisão dos fabricantes de telefones celulares de eliminar a porta P2 para o uso de fones de ouvido. A decisão confunde usuários que desejam continuar usando os seus fones analógicos preferidos.

Eu andei fuçando o motivo pelo qual os telefones celulares começaram a ser lançados desprovidos de uma saída P2 para fones de ouvido. Esses modelos permitem sim uma conexão com fones de ouvido, mas desde que se use a saída USB-C. Esta modificação de design retirando o conector P2 torna o telefone bem mais fino, deixando espaço para baterias mais parrudas, aquelas que permitem que o telefone fique mais tempo com carga.

Só que esta modificação traz para o usuário não familiarizado com a conexão por USB-C e que usa fones de ouvido convencionais o inconveniente de não saber resolver corretamente a conexão desejada.

O conector USB-C permite a passagem de sinal de áudio tanto analógico quanto digital. Um fone de ouvido convencional somente funciona em ambiente analógico. Por isso, será preciso que o sinal de áudio que passa pela porta USB-C seja analógico, caso contrário não se ouvirá nada.

Acontece que dentro do telefone celular o sinal de áudio trabalha em ambiente digital somente. Para que o som chegue a um fone de ouvido convencional o áudio tem que passar por um conversor digital-analógico, o circuito DAC (“Digital to Analog(ue) Converter”) ou Conversor Digital-Analógico, velho conhecido dos audiófilos.

O fone de ouvido é um daqueles acessórios mais usados com o telefone celular, e é sempre previsível que o usuário dê preferência a uma marca ou modelo. Caberia ao fabricante do telefone orientar o usuário que solução arrumar para usar qualquer tipo de fone de ouvido. Colocando essas soluções na forma de um diagrama de fluxo, mostrado abaixo, pode-se prever o caminho do sinal de áudio e que tipo de fone usar, digital ou analógico (convencional):

Resumidamente, o caminho mostrado na figura acima parte do sinal digital contido no telefone, e este sinal pode ir direto para a saída USB-C, ou então desviado para um conversor digital-analógico, quando então ele pode ser passado a um fone de ouvido convencional, através da porta P2.

Se a saída USB-C do telefone for somente digital, e se o usuário quiser usar um fone de ouvido analógico, ele precisará conectar o fone através de um adaptador USB-C para P2, que possua um conversor embutido.

Abaixo, se pode ver um cabo adaptador, com conversor de sinal, disponível no comércio:

No lado do conector USB-C macho foi montado um DAC Realtek ALC5686, modelo parecido com aqueles usados em placas-mãe de computadores. No meu computador de mesa, por exemplo, a placa vem com um chipset Realtek SupremeFX, que garante alta performance em ambiente digital e converte para sinal analógico na saída P2 estéreo do micro.

Este tipo de cabo essencialmente compensa a ausência da saída P2 anteriormente instalada no corpo do telefone. É recomendável, neste caso, o uso de um DAC de boa qualidade, para se evitar a degradação do sinal nativo. Na imagem o DAC-7:

Histórico

Na década de 1980, a presença do Compact Disc suscitou uma série de questionamentos a respeito da masterização daquela mídia. Bem antes do CD, a indústria fonográfica já havia lançado mão e experimentado as gravações digitais dentro dos seus estúdios, com tape decks modificados para PCM. Coube à Denon os primeiros lançamentos de elepês gravados digitalmente, mas em curto espaço de tempo outras gravadoras se lançaram no mesmo projeto, de tal forma que, quando o CD foi lançado, o disco era masterizado com fonte analógica ou digital sem que soubesse que fonte de sinal tinha sido usada.

Para o usuário não ficar confuso tentando saber que fonte de sinal ele estava ouvindo, a Philips criou o código de 3 letras, com D representando a fita Digital e A a fita ou meio Analógico. Por exemplo: DDD significaria gravação, mixagem e masterização Digital, ou AAD, gravação, mixagem em ambiente Analógico e masterização Digital. Desnecessário dizer que a última letra teria que ser obrigatoriamente D, por se tratar de mídia Digital. Se a mixagem fosse omitida, que sempre foi o caso de gravações para audiófilos, a sigla poderia ser AD ou DD.

Entre a captura e a reprodução, o sinal de áudio será sempre analógico no início (captura) e na reprodução (circuitos de saída e alto-falantes). Qualquer equipamento moderno de reprodução e de boa qualidade irá manter o sinal de áudio em ambiente digital o tempo todo, facilitando assim processos de decodificação, equalização ou filtragem. Um DAC de alta performance alcança 32 bits de resolução, permitindo inclusive que sinais digitais comprimidos (MP3, por exemplo) alcancem uma notável melhoria de qualidade.

Como se vê o caminho de processamento do sinal de áudio de uma gravação analógica passa por um circuito Analógico-Digital e depois por outro circuito Digital-Analógico, para ser reproduzido. Em todas essas etapas existe chance de adulteração ou melhoria do conteúdo. Por isso, os estúdios dedicados trabalham com afinco para evitar problemas e recuperar o sinal analógico nativo sem qualquer tipo de alteração.

Seja PCM ou DSD, o som precisa ser gravado em um sistema digital específico. Historicamente, este caminho de gravação e tratamento do sinal de áudio nunca teve consenso. O sistema de gravação digital em fita magnética Soundstream, por exemplo, trabalhava com 50 kHz de amostragem.

Após o lançamento CD apareceram todo tipo de problema de conversão dos sistemas digitais anteriores. No caso do Soundstream, citado como exemplo, o sinal precisa ser convertido de 50 kHz para 44.1 kHz, com chance de perda de informação. Em anos mais recentes, a Telarc foi uma gravadora que descobriu que em vez de PCM, usado no CD, o sinal digital nativo Soundstream poderia ser integralmente preservado se masterizado para DSD, que foi a maneira como os SACDs da gravadora foram lançados:

Os problemas históricos de conversão da mídia digital gravada em fita magnética não iriam excluir o CD como mídia de alta qualidade de reprodução. Muito se fez em ambiente PCM para evitar perdas e adulterações do sinal nativo, e estão por aí os XRCD da vida que provam isso insofismavelmente. Claro que muito se deve também ao aperfeiçoamento dos chipsets decodificadores digital-analógico dedicados!

Compressão de sinal

No ambiente digital moderno existem formatos conflitantes. Os serviços de streaming oferecem formatos cuja qualidade varia tremendamente, por causa do tipo de compressão usado.

A compressão do sinal digital pode ser feita com perda ou sem perda. Nos melhores serviços de streaming o sinal é enviado com perda, mesmo que o provedor garanta que o som é de altíssima fidelidade. Tal assunto foi abordado neste espaço, quando se tratou do formato MQA. O serviço foi lançado na plataforma Tidal, e gerou expectativa, seguida de inúmeras críticas.

Existem formatos de compressão como o FLAC (Windows) ou o ALAC (Apple), que preservam o sinal digital nativo, e podem ser usados para trabalhar o sinal no computador. No telefone celular, o sinal dos serviços de streaming passa incólume, comprimido ou não, pela saída de fone de ouvido.

A exclusão de um circuito DAC nos celulares é, na minha opinião, uma economia porca, e que obriga o usuário a se virar para poder usar um bom fone de ouvido convencional.

Se o usuário não quiser se imiscuir com este tipo de tecnologia, ele ou ela poderá optar pelo uso de fones Bluetooth, mas sempre lembrando os problemas de compatibilidade e de queda de sinal, que nem sempre são contornáveis.

De qualquer forma, o assunto DAC voltou à baila, não mais por causa da fidelidade do áudio reproduzido, como antigamente, mas como recurso para um simples uso de um fone de ouvido. Vivendo e aprendendo!

Antes de terminar, um comentário pessoal: eu canso de ouvir em vídeos do YouTube gente fazendo crítica ou análise a aparelhos celulares e outros equipamentos, mencionando as portas de saída (HDMI, USB, P2, etc.) como “entradas”, quando na realidade elas são “saídas” mesmo. Esta terminologia inventada, além de enganosa, demonstra ignorância do trajeto de qualquer sinal, dos circuitos envolvidos, trazendo consigo deseducação a quem ouve! Outrolado_

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O aperfeiçoamento da reprodução do áudio digital

O que é uma interface de áudio

Paulo Roberto Elias

Paulo Roberto Elias é professor e pesquisador em ciências da saúde, Mestre em Ciência (M.Sc.) pelo Departamento de Bioquímica, do Instituto de Química da UFRJ, e Ph.D. em Bioquímica, pela Cardiff University, no Reino Unido.